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新王,曰妈,Bo侯,Wing-Kai林, ”下肢步态速度对接触力的影响”,医疗保健工程, 卷。2017年, 文章的ID6375976, 6 页面, 2017年。 https://doi.org/10.1155/2017/6375976
下肢步态速度对接触力的影响
新王
,1
悦马,2
波易侯,3
和
Wing-Kai林4
1运动机能学、沈阳体育大学,沈阳110102年,中国
2证据审查和识别技术重点实验室的印象,中国刑事调查警察大学,沈阳110854年,中国
3036700年Ningwu Ningwu国家高中,中国
4李宁体育科学研究中心,北京101111,中国
文摘
而行走速度快旨在促进个人健康和健身,下肢关节负荷的潜在风险在步行速度仍然是未知的。为了确定相关的关节接触力加载不同的行走速度,十五岁年轻男性和15名女性参与者执行赤脚行走在不同的速度(常规= 1.1 m / s,中等= 1.4 m / s,和快速= 1.7 m / s)。同步运动和地面反作用力(平)数据被Codamotion捕获系统和AMTI力平台。运动学和天然气采收率所有信息被输入到任何肌肉骨骼模型来确定三维膝盖接触力。结果表明,增加步行速度与proximal-distal和前后天然气采收率影响在早期阶段,这意味着关节稳定性要求更高更高的步行速度条件( )。此外,更高的proximal-distal和前后膝盖接触力被发现当参与者走在更高的速度( )。因此,膝关节软骨和韧带损伤的风险增加相关的膝盖接触力应该需要进一步关注。
1。介绍
力量走路或速度行走,这是定义为以一个人最快的速度行走,是一个很受欢迎的健身运动在中国的城市中。速度步行的目的是促进心率体能和耐力的参与者。然而,大多数参与者只有步行速度的担忧,但很少注意下肢的冲击载荷,这可能会导致更高的伤害风险尤其是在脚踝或膝关节1- - - - - -3]。着陆动作在走(4),(5)、体操(6)、排球(7),足球(8],澳式足球(9]研究了使用与动能,运动和肌电图参数受伤的风险评估或性能。在这些研究中,地面反作用力(平)和踝关节和膝关节的力量提供关键和基本的信息理解加载(10,11]。此外,这些力参数往往是在不同学科组进行比较,确定生物力学差异(12- - - - - -14]。
关于行走的生物力学研究,研究人员(15,16)发现,当行走步态速度更高,行走的运动学和动力学将会改变。更高的步态速度与较大的步长,有关膝关节屈曲角度,和足底压力峰值,但脚踝的活动范围较小的和更短的总接触时间。此外,其他动力学研究表明,步速与更大的峰值增加足底压力和天然气采收率(17- - - - - -19]。特别是Sneyers et al。20.)发现,步行速度有显著影响的脚压在前脚和rearfoot区域。Bertseh et al。21)指出,平均地分布脚的足底压力可以有效地减少脚受伤。同样的,太软或硬,脚上的接口材料可能造成损害,影响性能。
为了确定天然气采收率影响着陆期间受伤的风险或性能在不同的运动,推各种方法被用来显示平高相关性,下肢运动学,和相关的肌肉活动,表明天然气采收率必须克服或吸收的肌肉组织支持脚踝,膝盖和臀部关节(22,23]。然而,所有这些动力学和运动学参数应综合评估受伤的风险和性能在一定运动任务。此外,天然气采收率和膝盖接触力是常见的指标解释和解释的体能训练师,科学家和医生。此外,海特et al。15]股胫关节接触力峰值相比(TF)当肥胖和nonobese参与者走在不同的速度和不同的斜坡。他们的研究结果表明,在步态速度快,参与者将会有效降低最大特遣部队走在艰难的行走与水平。TF降低了23%(从2352 N, 1811 N)和35%(从1994 N, 1303 N)为肥胖和nonobese参与者,分别。然而,TF是合成膝盖力量(KF)对膝盖,和相信3 d KF信息可以提供额外的信息来更好地估计膝关节载荷在步行速度不同。因此,本研究的目的是探讨关节运动学,平,KF在proximal-distal,前后,和medial-lateral组件当参与者在正常行走,媒介,快速的步伐。
2。实验工作
15年轻健康男性参与者和15名女性参与者招募执行五个成功的光脚走路试验速度不同(普通1.1 m / s,媒介1.4 m / s,和快速的1.7 m / s) (4,16]。表中列出的信息的参与者1。
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使用力板平记录在1000赫兹(AMTI,水城,妈,美国)和同步运动捕获数据使用Codamotion红外捕获系统在250赫兹。为了减少体重的效果,所有运动学数据与身体质量标准化。所有的天然气采收率和下肢运动学信息被输入确定3 d膝关节力量使用任何肌肉骨骼模型(任何人v.6.0.3建模系统,任何技术/ S, Aalborg,丹麦)在所有步行速度的条件。模型包括骨盆、腿和脚和35腿部肌肉是根据先前的研究[11- - - - - -14]。所有与SPSS 19.0统计分析(美国SPSS,芝加哥,IL)。2(性别)×3(速度)混合方差分析进行步态参数来确定是否有交互作用,性别,和速度的影响。所有数据被当作平均值±标准偏差。被设定为显著水平 。因为没有性别力参数的影响是显而易见的,我们汇集所有主题数据和执行单向重复测量方差分析来评估KF的速度影响每个组件。
3所示。结果
3.1。运动学数据
在表2快、时间步长、步频,和立场短时间观察以更快的速度行走,相比之下,那些在常规和中速条件( )。较短的立场,脚跟接触,脚掌、脚趾头次发现速度快与常规速度条件( )。关于性别的影响,男性参与者步长较长( )和高步频与女性参与者( )。
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意味着常规和快速的速度之间的显著差异。△意味着中、快速度之间的显著差异。^意味着性别之间的显著差异。意味着常规和快速的速度和之间的显著差异。△△意味着中、快速度和之间的显著差异。^ ^意味着性别和之间的显著差异。 |
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在表3,随着走路的速度增加,更大的背屈和较小的膝盖弯曲被发现在所有接触阶段( )。在前脚接触,膝盖弯曲下降了10°速度快的价格相比其他两个条件(速度 )。大脚趾头,踝关节和膝关节角度速度快与常规速度( )。
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意味着常规和快速的速度之间的显著差异。△意味着中、快速度之间的显著差异。意味着常规和快速的速度和之间的显著差异。 |
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3.2。平数据
因为没有为每个平变量性别效果明显,我们汇集所有参与者数据进一步评估平组件与行走速度(7,8]。一般来说,有两个峰值曲线显示垂直平。图1显示第一个峰值发生在脚跟接触大约23日至26%的立场。第二个峰值发生在前脚接触是大约77%到73的立场或最大膝盖扩展在起飞。
在表4,更大的峰值速度快的垂直观察平条件相比,在常规速度条件( ),但没有发现明显的速度差第二峰值的垂直平。此外,更高的步行速度导致更高的前后和medial-lateral平( )。
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意味着常规和快速的速度之间的显著差异。△意味着中、快速度之间的显著差异。是指定期和快速度和之间的显著差异。#是指定期和中等速度和之间的显著差异。 |
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3.3。3 d膝盖关节接触力
表5表明参与者行走速度快的经验丰富的高proximal-distal和前后kf在脚跟接触阶段相比常规和中速条件( )。然而,medial-lateral KF之间没有不同速度条件( )。的proximal-distal KF相比提高20.75%和64.62%,中等和快速度,分别。然而,没有速度主要影响在3 d KF脚趾头阶段( )。关于proximal-distal KF,我们进一步计算proximal-distal KF的关系proximal-distal KF使用多项式拟合和行走速度( )。回归模型(图2)表明,步行速度低于1.2 m / s时,只有温柔的KF将观察到的变化;当速度超过1.4 m / s, KF将迅速增加。
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意味着常规和快速的速度和之间的显著差异。△△意味着中、快速度和之间的显著差异。 |
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4所示。讨论
这项研究调查了运动学、天然气采收率和KF参与者走在常规时,媒介,快速的步伐。我们的研究结果表明,增加的速度与更高的攻击频率,立场时间短,增加了垂直和前后期间天然气采收率的影响。减弱的影响力量,身体会引起更大的膝盖和脚踝关节弯曲在高步行速度条件与常规速度的条件。此外,增加膝盖扩展角在脚趾头被发现在高速的价格相比常规速度的条件。扩展的膝盖角度和立场时间短被认为是有利于产生更多的肌肉力量在快走的速度推动身体前进。先前的研究[1927)比较了EMG激活模式(发病时间和大小)的腿筋和半膜肌在不同条件下行走。他们建议在早期的立场,半膜肌肌电图在上坡行走的价格相比水平行走,行走的速度估计肌肉力量的增加。
关于在走平,目前的结果表明,垂直平大于前后或medial-lateral平,这是符合大多数研究走。一般来说,有两个峰值在垂直平曲线(1]。第一个峰值力(F1)是由较低的脚跟和的影响总是比第二个峰值力(F级3(),它发生在前脚接触阶段3]。但是它仍然是讨论如何平山峰会影响对下肢损伤风险的影响。很可能增加第一影响平峰与足底脚后跟上的负载。常规的步行速度,大约3.3公斤/厘米2足底的负载可以吸收脚跟垫[28]。足底负载增加以步行的速度。当一个人走很长一段时间,皮下脂肪垫逐渐萎缩和脚后跟和脚可能容易受到伤害。在脚趾头阶段,膝盖和脚踝扩展更好的转移必须增加肌肉力量[29]。目前的结果表明,增加步行速度几乎没有影响垂直平(F3),但影响前后平,促进更快的向前移动。
此外,目前的研究结果显示,最大的膝盖接触力有两个明显的峰值,支持使用嵌入式传感器测量结果(24,25]。在目前的研究中,行走速度快,上面的proximal-distal和前后KF 3和一次体重,分别。这些结果与之前的研究(3,25),肥胖和nonobese参与者行走速度快(1.75米/秒),速度缓慢艰难的(0.75米/秒,6°斜面)和显示峰值TF BW 3.12。此外,膝盖的最大接触力(2645 N或3.0 BW)是发生在40%的接触阶段(30、31)。此外,KF成为大跨行走速度无论肥胖或nonobese参与者(15]。考虑到骨骼肌系统可能不足够快的反应,有效减弱影响力量,参与者可能会暴露于膝关节损伤的风险更高。
在解释我们的结果,重要的是考虑一些局限性在我们的研究中。首先,只有年轻的参与者招募了,因此我们的运动学结果可能并不适用于老年人。第二,表面EMG数据并不与实际激活特定的下肢肌肉。EMG针或其他技术应该用于解释的腿部肌肉活动的变化在不同的步行速度的条件。未来的研究应该推广3 d膝盖接触力之间的关系,cocontraction肌肉和关节运动学在走在不同年龄的人群。
5。结论
快走的特点是时间步长,频率更快一步,时间短的立场。参与者走在更高的速度表现出更大的垂直和前后平在立场阶段,这可能会挑战行走稳定,因此引起更高的膝盖关节接触力。虽然快走是鼓励建立健身,膝盖软骨和韧带损伤的潜在风险增加膝盖接触力应该需要进一步关注。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。作者声明没有经济利益的竞争。
作者的贡献
这项研究是由鑫王先生和马曰。参与者招募被王鑫和Wing-Kai Lam监督。数据收集和分析了博侯,新王,曰。数据解释和手稿准备由Wing-Kai Lam Bo易建联侯,悦鑫Wang马。所有作者都阅读和批准了最终版本的手稿和同意作者的顺序。
确认
这项工作是支持的证据检查和识别技术重点实验室的印象,中国刑事调查警察大学,辽宁(UPRP20140845),教育部门和沈阳体育大学(XKFX1503)。
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